國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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白板筆的奧秘

用白板筆畫圖,加了水會浮起來,為什麼呢?

※器材:白板筆、滴管、瓷盤、玻璃片

操作過程與現象

白板筆是常見的文具,可以用來進行有趣的實驗喔!首先要選取適合的桌面或是盤子。選取方法是:用滴管滴一滴水,觀察水滴凸起來的程度。例如圖一是滴在玻璃以及塑膠表面的水滴(用食用色素染為紅色),玻璃上面的水滴比較水平,而塑膠表面的水滴比較凸,本實驗要選用水滴比較平的,也就是要選取玻璃。又如圖二、圖三的瓷盤,滴在圖二瓷盤的水滴比圖三的更平,因此要選用圖二的瓷盤。如果使用塑膠盤或圖三的瓷盤,會比較不容易成功。另一方面,由水滴的扁平情形,也可以判斷玻璃(或鏡子)的效果優於瓷盤。

 

選取盤子後,先清洗乾淨並擦乾,再以白板筆在盤子上畫一個簡單的人形,如圖四。請留意要輕輕的畫,不要用力,也不要畫得太細。畫好後,用滴管將水滴入盤子中,當水淹過人形圖案,圖案就會浮起來喔!如圖五,圖案隨著水流流動,似乎在游泳,相當有趣。讀者可以發揮創意,設計不同的圖形,例如圖六畫成螺旋狀,加了水之後,由尾端拉起來就成為一條長長的條狀,如圖七。

 

 觀看實驗影片(20.4M)  

原理

白板筆的主要成分,包含了不溶於水的樹脂、色素、易揮發溶劑(酒精、異丙醇)以及脫模劑(release agent)等。當白板筆書寫在板子上,溶劑揮發之後,殘留薄薄一層的樹脂在板子上。其中脫模劑類似保護膜,可以避免樹脂與板子之間過於緊密結合,以便於白板筆的筆跡容易被擦掉。在製造業上以模具生產商品的過程,也經常需要在模具上塗抹脫模劑,讓成品更容易從模具上脫落取出。

加了水之後,只要盤子與水之間的吸引力夠大,水分子就可以充分的滲透到樹脂(筆跡)與盤子之間,使得密度比水小的樹脂浮起來了。這也是為什麼本實驗的盤子,要選用和水的親和力大的材質(如圖一、圖二),如果盤子對水的吸引力夠大,就會使得水分子擴散開來,因此水滴滴在盤子會形成扁平狀。

叮嚀的話

1.有些網路資料解釋本實驗是因為白板筆的成分包含「定著劑(fixing agent)」,但根據參考資料1、2,應該是「脫模劑(release agent)」,而非定著劑。

2.本實驗提供選用盤子的方法,是依據水滴形狀的目測,雖然不夠客觀,但是簡單方便,只要多實作幾次,就可以掌握基本原則。

3.不同廠牌白板筆的成分略有差異,實驗結果也不完全一樣。而新買的白板筆墨汁較濃稠,效果比舊的或使用過的白板筆好。

4.畫好圖案倒水時,建議以滴管滴水的方式加水,直接倒水經常會使圖案破損或斷裂。

5.已經實驗過的盤子再次使用時,務必以洗碗精充分洗乾淨,以免殘留的脫模劑等物質影響實驗效果。

6.本實驗的操作相當簡易,國小學生即可進行實驗。在教學上建議可以進行以下活動:(1)發揮創意設計不同的圖案,誰的作品最有趣呢?(2)實驗不同廠牌的白板筆,效果有何差別呢?(3)糖水、食鹽水或酒精等等不同溶液,實驗效果如何呢?(4)生活中的物品,例如不同材質的桌子,哪些可以使白板筆的筆跡浮起來呢?

參考資料

1.國家地理雜誌中文網。白板筆加水,就能讓火柴人動起來!http://www.natgeomedia.com/news/editorpick/56665

2.Mental Floss. What's in Dry-Erase Markers? http://mentalfloss.com/article/89201/whats-dry-erase-markers

3.Sciencing. Chemicals in Dry-Erase Markers. https://sciencing.com/list-6040398-chemicals-dry-erase-markers.html

4.YouTube影片:(1) Floating stick man explained. https://www.youtube.com/watch?v=Dm0IcLGQ2HA

(2) Drawing on water sequel: Remote controlled drawings. https://www.youtube.com/watch?v=MIKBW3Lk4Jo